Entwicklung und Erprobung eines Bewertungssystems "BNB für Forschungs- und Laborgebäude (Neubau)"

Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung und Pilotanwendung eines BNB-Bewertungssystems für den Neubau nachhaltiger Forschungs- und Laborgebäude. Unterstützt durch eine Expertengruppe wurden die besonderen Anforderungen von Forschungs- und Laborgebäuden analysiert und darauf aufbauend ein modifiziertes Bewertungssystem in Anlehnung an das vorhandene BNB-System für Bürogebäude (Neubau) entwickelt. In einer anschließenden Pilotphase wurde der Systementwurf an insgesamt rund zehn Pilotprojekten praktisch erprobt. Im Ergebnis wurde das Bewertungssystem für Forschungs- und Laborgebäude in eine marktreife Version überführt.Projektlaufzeit: Oktober 2011 - Dezember 2013

Ausgangslage

Die Bundesregierung macht seit vielen Jahren Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik. Nach den Bausteinen für ein zukünftiges nachhaltiges Regierungsprogramm soll die Nachhaltigkeit von Gebäuden vermehrt über den gesamten Lebenszyklus durch Einbeziehung ökologischer, ökonomischer wie auch sozialer Aspekte transparent, messbar und überprüfbar ausgewiesen werden - bei gleichzeitiger Beachtung gestalterischer, technischer und funktionaler Qualitäten. Die Beurteilung soll sich dabei u.a. auf wissenschaftlich anerkannte Methoden der Ökobilanzierung und Lebenszykluskostenberechnung stützen.

Unter Berücksichtigung dieser Vorgaben wurde im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) für Büro- und Verwaltungsbauten entwickelt. Die Systemregeln und Berechnungsgrundlagen sind in den Kriteriensteckbriefen auf der Grundlage von Indikatoren beschrieben. Die Regeln und Berechnungsgrundlagen des Bewertungssystems sind auf dem Informationsportal www.nachhaltigesbauen.de allgemein zugänglich.

Ziel

Ziel des Forschungsprojektes war die Entwicklung eines für Forschungs- und Laborgebäude anwendbaren BNB-Systems zur Bewertung ihrer Nachhaltigkeit. Das System sollte auf dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bürobauten beruhen und gleichzeitig die Besonderheiten von Forschungs- und Laborgebäuden berücksichtigen.

Neben der Entwicklung des BNB-Bewertungssystems für Laborgebäude sollte das System an mehreren Pilotprojekten erprobt werden. Dabei sollte zunächst ein anwendungsreifer Entwurf entwickelt und im Anschluss an ausgewählten Pilotprojekten getestet werden. Im Rahmen der Pilotanwendung sollten wiederum aus den Projekten heraus Benchmarks für wesentliche Kriterien wie Lebenszykluskosten und Ökobilanzierung ermittelt und Erkenntnisse für die praktische Anwendbarkeit des Gesamtsystems sowie die abschließende Konformitätsprüfung gesammelt werden. Als Abschluss des Projektes war die Bereitstellung einer marktreifen Version des Bewertungssystems für den Neubau von Forschungs- und Laborgebäuden unter Einbeziehung der Erkenntnisse aus der Pilotphase, vorgesehen.

Auftragnehmer des Forschungsprojekts war die ee concept GmbH, Darmstadt.

Konzept

Systementwicklung

Zur abschließenden Entwicklung eines Bewertungssystems sollte der bereits vor Beginn des Forschungsprojektes bestehende ehrenamtliche Begleitkreis aus Laborexperten, der ursprünglich von der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) ins Leben gerufen wurde, einbezogen werden. Diese Arbeitsgruppe tagte bereits vorab zwei Jahre in regelmäßigen Abständen, um ein Bewertungssystem für Laborgebäude zu entwickeln.

Für das BNB-System konnte die Arbeit der bestehenden Arbeitsgruppe genutzt werden, der DGNB-Begleitkreis wurde gleichzeitig Teil der BNB-Expertengruppe. Der Forschungsnehmer bereitete die Sitzungen der Expertengruppe vor, stellte die Zwischenergebnisse vor und übernahm die Hinweise aus der intensiven Diskussion in die weitere Bearbeitung. Die Festlegungen und Ergebnisse der Expertensitzungen wurden in Protokollen nachvollziehbar dokumentiert.

Systemerprobung

Das Bewertungssystem wurde an ausgewählten Pilotprojekten ausführlich erprobt. Die Pilotphase für Forschungs- und Laborgebäude wurde für den Bund und die DGNB gemeinsam durchgeführt. Insgesamt nahmen rund zehn Projekte aktiv an der Pilotphase teil, leisteten wertvolle Beiträge bzw. reichten vollständige Audits ein. Die Erkenntnisse aus der Pilotphase wurden in der begleitenden Expertengruppe vorgestellt und intensiv diskutiert.

Folgende BNB-Projekte haben an der Pilotphase teilgenommen:

• Zentrum für Präklinische Forschung, Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg
• Experimental Research Center, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Berlin Campus Buch
• Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns, Max-Planck-Gesellschaft, Köln
• Neubau Labor- und Bürogebäude IEK-4, Geb. 10.14, Institut für Energie- und Klimaforschung Plasmaphysik, Forschungszentrum Jülich
• Neubau Photovoltaik Technikum, Institut für Energie- und Klimaforschung Photovoltaik, Forschungszentrum Jülich

Die weiteren Projekte wurden über die DGNB e.V. eingereicht, die für diese auch die abschließende Konformitätsprüfung in eigener Verantwortung durchführt.

Seitens des Forschungsnehmers erfolgte eine intensive Erfassung und Auswertung der mit den Pilotprojekten eingereichten Daten. Die Ergebnisse sowohl aus den DGNB- als auch den BNB-Pilotprojekten sind in die endgültige Formulierung der Steckbriefe sowie die Ermittlung der Benchmarks eingeflossen.

Konzept des Bewertungssystems

Laborbauten sind stark von ihrer Nutzung abhängige Gebäude, die auf unterschiedlichste Anforderungen reagieren müssen. Verschiedene Laborgebäude sind kaum miteinander vergleichbar, beinhalten sie denn die verschiedensten Nutzungen und Anteile an Laborflächen. In nahezu allen Laborgebäuden ist ein Anteil an Büronutzung vorhanden. Der Laborflächenanteil kann von sehr gering (ein Labor, sonst nur Büroräume) bis sehr hoch (nur wenige Büroräume, 90-100% Labornutzung) variieren.

Allen Gebäuden gemeinsam ist, dass die Gebäudestruktur stark von der Labornutzung abhängig ist, unabhängig vom Anteil an Laboren im Gebäude. Dies hängt mit den Anforderungen von Laboren an die Gebäudetechnik (z.B. ausreichende Technikflächen, Lüftungsquerschnitte etc.) und den resultierenden Raumhöhen und -anordnungen (räumliche Verknüpfungen aufgrund von Sicherheitsbereichen, besondere Erschließungssituationen aufgrund von Reinraumanforderungen etc.) zusammen. Außerdem haben die Laborprozesse und der daraus resultierende Energiebedarf bei Laborgebäuden einen weitaus größeren Einfluss auf die Konzepte von Gebäude und Gebäudetechnik als bei Bürogebäuden. Größter Einflussfaktor auf den Energiebedarf von Laborgebäuden ist der Luftwechsel, der wiederum von der Art des Laborgebäudes und dessen Bedarf an Abzügen abhängig ist.

In der Entwicklung des Bewertungssystems galt es also ein System zu finden, das

• auf die unterschiedlichsten Arten von Laborgebäuden (Biologie-, Physik-, Chemielabor, Tierhaltung etc.) anwendbar ist,
• sowohl die Bewertung von Labor- als auch Büronutzung zulässt,
• für unterschiedlichste Anteile an Labornutzung funktioniert,
• die Laborprozesse angemessen berücksichtigt.

Das Bewertungssystem für Laborgebäude muss derart flexibel gestaltet sein, dass sehr unterschiedliche Gebäude damit bewertet werden können. Die entwickelten Benchmarks müssen darauf reagieren können. Des Weiteren verschiebt sich die Systemgrenze gegenüber reinen Bürogebäuden. Während bei Bürogebäuden immer nur das Gebäude ohne die Prozesse berücksichtigt wird, werden bei Laborgebäuden die Prozessenergien aus der Nutzung ebenfalls zugrunde gelegt.

Grundlage für Planung und Zertifizierung ist ein differenziertes Betriebskonzept, das eine übergeordnete Gesamtbetrachtung und funktionale Beschreibung des Laborgebäudes beinhaltet.

Ergebnisse

Umsetzung des Bewertungssystems

Um auf die genannten Anforderungen an das Bewertungssystem für Laborgebäude reagieren zu können, wird der Vergleich des zu bewertenden Gebäudes mit einem "virtuellen" Laborgebäude zugrunde gelegt. Das "virtuelle" Laborgebäude ist das real gebaute Gebäude unter Zugrundelegung der gesetzlichen Mindestanforderungen. Es hat die identische Kubatur und Nutzung wie das reale Gebäude (ähnlich dem Referenzgebäudeverfahren nach DIN V 18599). Auf diese Weise wird ein variables Vergleichsgebäude geschaffen, das das reale Gebäude exakt abbildet. Das Maß der Über- oder Unterschreitung der Kennwerte des Vergleichsgebäudes bestimmt die Bewertung des realen Gebäudes. So findet immer ein Vergleich mit einem Gebäude statt, das dieselben Anforderungen hat wie der Bewertungsgegenstand. Gebäude mit hohen Anforderungen aus der Nutzung (z.B. hoher Luftwechsel aufgrund von Sicherheitsanforderungen, hohe Investitionskosten aufgrund der Labortechnik) werden nicht gegenüber Gebäuden mit geringen Anforderungen (z.B. niedriger Luftwechsel, niedrige Investitionskosten) benachteiligt. Die Verbesserung gegenüber dem gesetzlichen Standard wird positiv gewertet.

Die Bewertung wesentlicher Kriterien im Bewertungssystem (Lebenszykluskosten, Ökobilanz) findet im Vergleich zum virtuellen Gebäude statt. Für das virtuelle Gebäude werden der Energiebedarf und die Investitions- und Betriebskosten nach exakten Vorgaben definiert. So sind beispielsweise die energetische Qualität der Gebäudehülle und Gebäudetechnik sowie die Vorgehensweise der Kostenermittlung für das virtuelle Gebäude in den Kriteriensteckbriefen genau definiert.

Alle weiteren Kriterien sind nahe am Bewertungssystem für Bürogebäude orientiert, die Benchmarks sowie Gewichtung im Gesamtsystem (Bedeutungsfaktoren) sind bei Bedarf angepasst. Neu kommt hinzu, dass Prozessenergiemengen ebenfalls in Ökobilanz und Lebenszykluskosten bilanziert werden. Außerdem fließt die Qualität der Gebäudetechnik mit einem vergleichbaren Stellenwert wie Ökobilanz und Lebenszykluskosten in das Bewertungssystem ein. Hierfür gibt es drei neu entwickelte Kriteriensteckbriefe: Flexibilität, Wartungs- und Bedienfreundlichkeit sowie Systemqualität der Technischen Gebäudeausrüstung. Da Laborgebäude in der Regel hoch installierte Gebäude sind, ist ein hoher Anteil der Technik an der Gesamtbewertung gerechtfertigt.

Zusätzlich werden im Bewertungssystem (anders als bei der Bewertung von Bürogebäuden) Mindestanforderungen an die Zertifizierbarkeit gestellt: Ein Betriebskonzept, in dem die geplante Nutzung und die Randbedingungen für das Gebäude genau definiert sind, ohne die die sinnvolle Entwicklung eines Laborgebäudes kaum möglich ist, bildet die Grundlage aller Planung. Die Erstellung des Betriebskonzeptes sowie eines Sicherheits-, Explosionsschutz- und Abfallentsorgungskonzeptes sind Grundlage für die Zertifizierbarkeit des Gebäudes.

Fazit

Zunächst bedeutet der Aufbau eines virtuellen Vergleichsgebäudes einen Mehraufwand in der Zertifizierung gegenüber Bürogebäuden. Dieser Mehraufwand ist in der Unterschiedlichkeit verschiedener Laborgebäude begründet. Die Pilotprojekte haben gezeigt, dass die Vorgehensweise für Laborprojekte sinnvoll und gut umsetzbar ist, sich gut in die Planung integrieren lässt und bei frühzeitiger Berücksichtigung zu einer hohen Qualität von Forschungs- und Laborgebäuden beiträgt.

Insgesamt soll die hohe Gewichtung des Betriebs von Laborgebäuden längerfristig die Planung und den Bau effizienter Laborgebäude fördern. Zudem können bei frühzeitiger Integration des Zertifizierungssystems in die Planung der spätere Energiebedarf des Gebäudes und damit die negativen Auswirkungen auf die Umwelt sowie Betriebskosten gesenkt werden.

Mit der vom Forschungsnehmer unter Beteiligung der Expertengruppe in mehrjähriger Arbeit entwickelten Systematik liegt jetzt ein erprobtes Bewertungssystem für den Neubau von Forschungs- und Laborgebäuden vor, das in die praktische Anwendung überführt werden kann.